赤潮异弯藻对黑鲷仔鱼的毒性研究

以黑鲷(Sparus macrocephalus)仔鱼致死率为指标,进行了赤潮异弯藻鱼毒性源起的探寻.分别就赤潮异弯藻细胞数、种群生长时期、去藻滤液、藻粉提取液的毒性特征进行了研究.实验结果表明:(1) 赤潮异弯藻藻细胞数越高,对黑鲷仔鱼的致死性越大.当藻细胞数达到105 /mL时,5 h内出现明显致死现象.毒性作用主要源于细胞外分泌物质.(2) 不同种群生长期的赤潮异弯藻去藻过滤液对黑鲷仔鱼的毒性存在差异:指数生长期产生的毒性相对较弱,平台期和衰亡期呈现显著的5 h急性致死作用.(3) 用活性炭对平台期和衰亡期的去藻过滤液进行吸附处理,可以使去藻过滤液对黑鲷仔鱼的5 h致死率明显减弱.但24 h致死率仍为100%.(4) 利用冻干藻粉溶液过滤液对黑鲷仔鱼的毒性实验结果发现:冻干藻粉溶液过滤液仍然呈现出与浓度相关的毒性作用特征,滤液对黑鲷仔鱼的24 h半致死浓度相当于每mL溶液中含0.1 mg的干藻粉形成的溶液浓度.赤潮异弯藻的细胞和生长水体中都具有典型的鱼毒性特征.     

改性粘土去除赤潮生物及其对养殖生物的影响

研究了阳离子表面活性剂(HDTMA)对东海原甲藻的去除效果及其对日本对虾幼体的急性毒性作用,并利用该表面活性剂对天然粘土进行了有机改性.实验发现,HDTMA对东海原甲藻有较强的灭杀效果,添加粘土能显著降低HDTMA对对虾幼体的毒性效应.室内模拟实验表明,有机改性土用量为0.03g/L时对东海原甲藻的去除率为100%;对赤潮异弯藻有效抑制时的有机改性土用量为0.09g/L.同时结果显示,在有效去除东海原甲藻和赤潮异弯藻的剂量下,有机改性土对水体中的对虾幼体的存活没有明显影响,存活率为100%.在室内实验的基础上,于2003年4～5月在我国东海海域赤潮多发区进行了船基围隔试验,比较了各种粘土的除藻效果.初步结果表明,与未经处理的原土相比较,无机改性土复合体系和有机改性土都能有效地去除东海原甲藻赤潮.     

共培养体系中石莼和江蓠对赤潮异弯藻生长的影响

研究共培养体系中2种大型海藻石莼(Ulva pertusa)和江蓠(Gracilaria lemaneiformis)的鲜组织和培养液滤液对赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)生长的影响.结果发现:①石莼和江蓠均能明显影响赤潮异弯藻生长,鲜组织的作用更明显,能在短时间内完全灭杀共培养的赤潮异弯藻;石莼对微藻的影响强于江蓠的作用.②除菌作用和补充充足的碳酸盐不能消除或缓解石莼和江蓠对赤潮异弯藻生长的影响,说明细菌和碳限制不是导致大藻对微藻作用的原因.③对共培养体系中硝酸盐和磷酸盐的跟踪测定结果显示,营养盐限制不是造成石莼对赤潮异弯藻影响的原因,但却在江蓠的作用中起重要作用.当向江蓠体系中补充f/2营养盐后发现,充足的营养盐能够减轻但不能完全消除江蓠对赤潮异弯藻生长的影响.另一方面,石莼的起始浓度与其对赤潮异弯藻的生长影响之间存在明显的相关性,石莼的起始浓度越高,对赤潮异弯藻的影响越明显.④实验初步说明,石莼可能通过相生相克作用影响共培养体系中赤潮异弯藻的生长,而相生相克和营养竞争的共同作用是导致江蓠作用的根本原因.     

赤潮异弯藻毒素的溶血活性检测

以实验室纯种培养的赤潮异弯藻为对象,研究了赤潮异弯藻毒素的产生部位,分析了藻毒素浓度与溶血活性的相关性,并对理化因子对藻毒素溶血活性的影响进行了探讨。结果表明,去藻过滤液、细胞内含物、细胞再悬液和细胞碎片的百分溶血度分别为35.68%、65.62%、88.23%和83.21%,细胞再悬液和细胞碎片的溶血活性显著高于其他组分,赤潮异弯藻溶血毒素主要来自于细胞内和细胞结构物质。赤潮异弯藻毒素存在浓度相关的溶血性,但不存在光敏感性,并在中性偏酸时溶血活性最高。Mg2+、Zn2+、Cu2+抑制了溶血活性,Ca2+、Mn2+、Co2+对溶血活性的抑制作用不显著。金属鳌合剂EDTA对赤潮异弯藻毒素的溶血活性没有明显的影响。     

UV-B辐射增强对亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争的影响

通过共培养的方法,研究了亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争关系对UV-B辐射增强的响应变化．结果表明,不同的接种密度对亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争有明显的影响．当亚历山大藻(A)和赤潮异弯藻(H)的接种比例为A：H=1：4时,赤潮异弯藻在与亚历山大藻的竞争中占优势;当接种比例为A：H=1：1和A：H=4：1时,亚历山大藻在竞争中占优势．UV—B辐射增强可改变亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争的关系,使赤潮异弯藻的种群竞争能力降低,使亚历山大藻的种群竞争能力大大提高,从而导致亚历山大藻在处理Ⅱ(A：H=1：1)和处理Ⅲ(A：H=4：1)中的优势地位更加明显．     

光照强度和光照周期对赤潮异弯藻生长的影响

以赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)为实验对象,在光照强度分别为3 000 lx和12 000 lx下,设置24 L∶0 D、18 L∶6 D、12 L∶12 D、6 L∶18 D和0 L∶24 D 5组不同的光照周期,测定赤潮异弯藻的生长情况。结果表明,当光照强度为3 000 lx时,赤潮异弯藻会持续9～14 d的生长,然后生长进入衰退期。当光照强度为12 000 lx时,赤潮异弯藻会持续16～20 d的生长,之后生长进入衰退期。并且,无论是光照强度为3 000 lx还是12 000 lx,当光照周期为18 L∶6 D时,都最有利于赤潮异弯藻的生长;而当光照周期为0 L∶24 D时,赤潮异弯藻几乎不生长。     

转炉钢渣对赤潮异弯藻生长的影响

研究了废料转炉钢渣对海洋微藻——赤潮异弯藻生长的影响,探讨其作为"铁肥"材料的可行性.以海水为培养液,考察了不同浓度的转炉钢渣浸出物对赤潮异弯藻生长的影响.结果表明,随着钢渣浓度的增加,对赤潮异弯藻的生长呈现先促进后抑制的趋势.这种作用在无营养盐限制﹑不添加任何微量元素的大洋水中要比在相同条件的近岸海水中表现得更加明显.当大洋水中钢渣浓度约为248mg/L,近岸海水中约为62mg/L时,微藻生物量相对于空白对照组均有显著提高.     

赤潮异弯藻对有机氮的利用能力

在实验室条件下,研究了赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)对不同溶解性有机氮(DON)的响应,以揭示赤潮异弯藻种群增殖和赤潮发生的环境背景。结果表明,赤潮异弯藻可以利用多种DON,不同N源下生长优劣程度分别为苏氨酸尿素丙氨酸谷氨酸 NO3-甘氨酸。在苏氨酸、尿素、丙氨酸、谷氨酸组的最大细胞数量和最大比生长率甚至明显高于无机营养盐组(NO3-),最大细胞数量为无机营养盐组的125%~253%,但赤潮异弯藻不能有效利用丝氨酸和尿酸两种N源。赤潮异弯藻不能耐受营养盐缺乏条件,在N或P缺乏以及N、P同时缺乏的条件下,无法生长。研究结果说明,赤潮异弯藻对DON具有较强的利用能力,可使之在激烈的种群竞争中占据优势,而近岸海域的富营养化及有机污染为其赤潮的发生提供了物质基础。     

应用荧光原位杂交方法检测赤潮异弯藻

根据对赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)核糖体大亚基(LSU)和核糖体转录单元内间隔区 (ITS) 序列信息的分析,设计了以胞质rRNA和胞核rDNA为靶序列的特异性探针,建立了赤潮异弯藻的全细胞和细胞核荧光原位杂交快速检测方法.结果表明,探针能分别使整个细胞质和细胞核呈现强烈的绿色荧光;探针是特异性的,不与其他受试藻进行交叉反应.同时,用该方法成功的从模拟自然海区混合样品中检测出赤潮异弯藻.该研究方法可以适用于对实验室和自然海区赤潮异弯藻样品的快速、准确、特异和半定量检测.     

孔石莼水溶性抽提液抑制3种海洋赤潮藻的生长

研究了孔石莼水溶性抽提液对3种赤潮藻(赤潮异弯藻、中肋骨条藻和塔玛亚历山大藻)生长的影响.在实验的前4d内,孔石莼水溶性抽提液(0 25～2 0g·L-1)对各赤潮藻种的生长皆表现出明显的抑制效应,最大抑制效应表现在接种后的第2～3d.各藻种生长受抑制的量随孔石莼水溶性抽提液浓度的增加而增加,当孔石莼水溶性抽提液的浓度达2 0g·L-1时,赤潮异弯藻和中肋骨条藻被完全致死,塔玛亚历山大藻的生长受到强烈抑制.实验后期(5d后),低浓度处理组(0 25～1 0g·L-1)的藻种加速生长,表现为促进效应.经高温处理后的孔石莼水溶性抽提液对赤潮异弯藻和中肋骨条藻的抑制效应完全消失,对塔玛亚历山大藻的抑制效应明显减弱.     

生物反硝化去除地下水中硝酸盐的混合碳源研究

选取麦秸、锯末、乙醇为碳源,比较了这3种物质单独或两两组合作为碳源的情况下,生物反硝化去除模拟地下水中硝酸盐的效果.结果表明,以麦秸为碳源的反应体系具有较好的反硝化效果,但反应器出水具有颜色和异味;锯末+乙醇作为混合碳源的反应体系比单独添加锯末或乙醇反应体系的脱氮效果好;碳氮比(C/N)为40的混合碳源用量有利于硝酸盐...     

生物炭对水中五氯酚的吸附性能研究

利用小麦秸秆和花生壳在300,400,600℃条件下制备生物炭,运用元素分析仪、扫描电镜和比表面积仪对生物炭的理化性质进行表征,同时探讨其对水中五氯酚(PCP)的吸附特性.结果表明,随炭化温度升高,生物炭芳香性增加,极性降低.花生壳生物炭对水中PCP的吸附效果优于小麦秸秆生物炭,3种温度制备的生物炭对PCP吸附量表现为400℃>600℃>300℃.随着生物炭添加量增大,水中PCP去除能力由81.79%提高至89.02%,生物炭的吸附量由30.32减小至5.54mg/g.生物炭对PCP的吸附动力学更符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Freundlich方程.吸附过程主要受快速反应控制,降低反应温度有利于生物炭对水中PCP的吸附.     

生活污水灌溉对麦秸还田稻田氨挥发排放的影响

以养分回用为目的,在原状土柱模拟试验条件下,采用间歇密闭式抽气法研究了生活污水灌溉对麦秸还田稻田田面水铵态氮浓度、田面水pH以及稻田氨挥发损失的影响.结果表明:1麦秸还田显著增加了田面水NH_4~+-N浓度,生活污水灌溉则显著降低了田面水NH_4~+-N浓度.2正常灌溉施肥秸秆不还田稻田处理的总氨挥发量为58.29 kg·hm-2,占总施氮量的24.29%;麦秸还田显著增加了稻田的氨挥发损失,氨挥发损失量增加了近一倍,达总施氮量的45.66%;而生活污水灌溉显著降低了稻田氨挥发损失量,氨挥发损失量降至总施肥量的17.26%(秸秆不还田)和32.72%(秸秆还田).秸秆还田与生活污水处理具有显著的正交互作用.在3个肥期中,分蘖肥期氨挥发损失率最高,占总氮肥用量的7.38%~24.44%.3无论秸秆还田与否,氨挥发通量与田面水NH_4~+-N浓度之间均存在极显著的正相关关系,与田面水pH值则相关性不显著.麦秸还田增加了稻田氨挥发损失,而麦秸还田与生活污水灌溉耦合能降低稻田氨挥发损失,同时污水中的氮可替代44.41%的化肥氮,减少稻季化肥用量,具有显著的生态环境效益.     

预处理对打捆麦秸贮存和厌氧生物产沼气的影响

秸秆的长期贮存是秸秆沼气工程长期运行的重要保障,预处理是提高秸秆产气性能的常用方法.为此研究了打捆麦秸贮存与预处理一体化的可行性,分析了麦秸预处理后打捆贮存前后麦秸理化特性、物质结构以及厌氧发酵产气特性的变化.结果表明,将麦秸直接打捆后贮存120 d,对麦秸理化特性、物质结构及产气性能的影响均不明显,影响最大的是堆体上层的麦秸,产气量也仅下降了7.40%;将麦秸用NaOH处理后打捆贮存对提高麦秸干物质(total solid,TS)产气量有一定促进作用,麦秸TS产气量较未贮存麦秸和直接打捆贮存后的麦秸(CK)分别提高了7.02%～8.31%和5.68%～16.96%,对麦秸理化特性的影响不明显;麦秸经尿素处理后打捆贮存,不利于麦秸后续产沼气,麦秸TS产气量较CK下降了2.8%～7.71%;麦秸贮存过程中,将麦秸直接暴露于空气中对麦秸有机物的保存及后续产沼气利用均不利,但影响并不显著,CK和尿素处理堆体上层麦秸TS产气量分别下降了7.40%和4.25%.     

小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附特性及动力学、热力学分析

为实现农业废料资源化,解决含铬废水的污染问题,研究了小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附性能.试验考察了pH,小麦秸秆投加量,温度和初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕对吸附活性的影响,进而确定了小麦秸秆去除Cr(Ⅵ)的最优条件.结果表明:当pH=1.0,温度为50 ℃,固液比为40 g/L时,小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳.在pH=1.0,温度为30 ℃,固液比为4 g/L的条件下,初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕分别为50,100和150 mg/L时,吸附6 h达到平衡,饱和吸附量分别为6.281,11.942 和13.981 mg/g.吸附动力学反应符合准二级动力学方程.吸附热力学反应符合Langmuir吸附等温方程.结合FTIR谱图和SEM结果,推断小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附过程以化学吸附为主.      

利用辐照预处理麦秆作为反硝化固体碳源的研究

采用经辐照预处理的秸秆作为反硝化微生物的固体碳源和生物膜载体反硝化脱氮,以考察辐照预处理是否可以提高麦秆作为固体碳源反硝化的性能.静态试验结果表明,辐照预处理可以使麦秆作为固体碳源反硝化的反硝化速率提高20%,在硝酸氮初始浓度65.3 mg/L时,辐照剂量300 kGy的麦秆的反硝化速率可以达到0.087　mg/(g·h),硝酸氮去除率在90%以上.部分试验结果通过麦秆的表面结构红外分析和扫描电镜观察得到了证实.     

3种基质材料对高浓度养殖废水处理效果及降解过程

养殖场直排废水负荷高,易造成湿地植物无法生长、处理效率低等问题.为使养殖废水通过前端生态治理技术,出水达到湿地植物耐受范围,探索高效利用作物秸秆,降低污染负荷的可行性,开展野外控制实验,对比分析了三大粮食作物秸秆——麦秸、稻草和玉米秆对猪场废水N、P的吸附去除效率.三级基质池各填充12. 5 kg干秸秆,设定连续式进水,水力停留时间7 d.结果表明,在进水COD、TN、NH_4~+-N、NO_3~--N和TP平均质量浓度分别为1 652. 83、371. 31、303. 51、0. 67和65. 22 mg·L~(-1)时,麦秸对COD、TN和TP的去除效果最好,去除率分别为32. 1%、40. 9%和33. 3%,稻草对NH_4~+-N的去除效果最好,去除率达到43. 4%.经180 d处理后3种基质材料木质素、纤维素和半纤维素均未完全分解.各种基质材料木质素降解速率低于纤维素与半纤维素,且稻草中木质素和纤维素降解最快,麦秆中半纤维素降解最快.结果表明,麦秆和稻草对去除高浓度养殖废水污染物效果均好于玉米秆,并且建议基质材料更换周期为5个月,可为生物基质材料运用于养殖废水处理提供数据支撑.     

新型除镉吸附剂MPWS制备条件的优化与机理

为了提高小麦秸秆(WS)对废水中Cd(Ⅱ)的吸附性能,采用氢氧化钠(NaOH)、L-半胱氨酸(L-Cys)、碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)对WS进行化学改性,制备出新型吸附剂巯基丙酰化小麦秸秆(MPWS).以含Cd(Ⅱ)水样为考察对象,利用Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和响应面法的中心复合设计(CCD)对MPWS的制备条件进行优化,借助表征方法探讨了MPWS的制备机理,考察了WS、化学预处理小麦秸秆(CWS)、MPWS对Cd(Ⅱ)的吸附性能.结果表明：(1)由响应面法建立的二次项回归方程P值为0.000 2,表明模型非常显著.(2)当WS粒径为30目(0.60 mm)、化学预处理试剂NaOH溶液浓度为0.07 mol/L、n(EDC·HCl)∶n(L-Cys)为0.099∶1、m(NHS)∶m(EDC·HCl)为0.5∶1、m(L-Cys)∶m(CWS)为4∶1、反应介质pH为11、反应温度为40℃、反应时间为2.39 h时,该条件下制备的MPWS对水样中Cd(Ⅱ)去除性能最优,MPWS投加量为10 g/L对应Cd(Ⅱ)的去除率为84....     

增氧对不同秸秆还田稻田田面水养分动态及温室气体排放的影响

秸秆还田对于改善土壤结构、培肥土壤和提高农作物产量与品质有着重要意义,但秸秆还田会增加甲烷排放和面源污染物排放等环境风险,如何减少秸秆还田带来的负面效应是亟需解决的难题.系统比较了增氧对不同碳氮比秸秆还田稻田水稻生长期内田面水碳氮含量和温室气体排放的影响.结果表明,不同秸秆还田均明显增加了稻田田面水中化学需氧量(COD),虽略微降低了N₂O排放,但显著促进了稻田甲烷的排放和全球增温潜势,大小表现为：麦秸还田>油菜秸秆>蚕豆秸秆还田;秸秆还田处理提高了水稻产量,但统计未达显著水平.增氧处理不显著影响水稻产量,使秸秆还田后田面水COD降低15%～32%,稻田甲烷排放显著降低10.4%～24.8%,稻田GWP显著降低9.7%～24.4%,其中麦秸还田处理下增氧效果最佳.结果发现增氧措施在秸秆还田稻田尤其是麦秸还田稻田温室气体减排与降低COD排放风险中的潜在作用及其应用可能性.     

一种新型改性吸附剂对水中痕量磷的吸附特征

采用碱液-超声波对小麦秸秆预处理后,在高温下用环氧氯丙烷和铝盐进行化学改性,制备了改性秸秆吸附剂.分别对改性前后秸秆的性质表征和吸附性能研究,探讨了改性和吸附机理.表征分析结果表明,改性后秸秆的有序度和结晶度都得到明显提高,并且成功引入了铝离子.改性秸秆吸附水体磷的主要机理包括:因改性而获得的凹凸有致状结构的物理吸附;表面羟基产生的氢键作用以及对磷酸根离子具有配位络合作用;带正电荷表面电位的改性秸秆,可与带负电荷的磷酸根离子之间产生静电吸附作用;改性秸秆对水体磷的空间网捕作用,生成混合磷酸盐晶体.